DE1906255B1 - Pulverpressform aus gummi in einer allseitig umschliessenden starren form z b aus stahl - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Pulverpreßform aus viele die Poren des Ionisierungsmittels verbindende

Gummi in einer allseitig umschließenden starren Bahnen von minimaler oder gleichförmiger Breite und

Form, z. B. aus Stahl, wobei die elastische Preßform ebensolchem Abstand sind.

bei Druckanwendung einen von allen Seiten gleich- Auch bei gesinterten Tantalanoden zur Verwen-

mäßig wirkenden Druck auf das Pulver ausübt. 5 dung in Kondensatoren konnte der Wirkungsgrad

Eine solche Pulverpreßform ist in der deutschen beachtlich gesteigert werden, da die Gleichförmigkeit Patentschrift 693 504 beschrieben. Der weiche der Porosität in das Produkt aus Kapazität mal Span-Gummi innerhalb der Stahlform überträgt hierbei nung eingeht. Je größer der Anteil miteinanderallerdings nicht nur isostatisch den Druck auf das verbundener Poren ist, desto größer ist die erhaltene Pulver; vielmehr wird mit dem gleichen Druck, d. h. io Kapazität. Sämtliche Poren, die gegen die übrigen dem Reaktionsdruck, die weiche fließfähige Masse Poren der gesinterten Anode isoliert, in diesen jedoch durch die Ritze, Spalte usw. der Stahlform gedrückt. nicht verbunden sind, werden weder durch den Dies wiederum führt zu ganz erheblichen Druck- dielektrischen Film noch durch das Gegenelektrodenverlusten und vor allem zu der Tatsache, daß der material erreicht. Auch hier schafft die Erfindung Druck eben nicht isostatisch auf die Preßkörper aus- 15 also eine ganz beachtliche Verbesserung,
geübt wird. Das harte elastomere Material findet sich im

Sollen nun mit einer solchen Pulverpreßform etwa Formhohlraum in einer solchen Lage, daß eine Dich-

Ionenmotoren vom Kontakttyp mit verbundener rung zwischen dem weichen elastomeren Teil und den

Porosität hergestellt werden oder auch Tantalkonden- Rissen oder Spalten in der Form aus Stahl geschaffen

satoren, so zeigt sich, daß die bekannte Pulverpreß- 20 wird: Auf Grund der Fließfähigkeit überträgt das

form aus den obengenannten Gründen nicht ge- innere, relativ weiche Gummimaterial im wesentlichen

nügt. · den Druck isostatisch auf das Pulver; das äußere

Man könnte das Problem versuchen zu lösen, indem Hartgummimaterial hindert den Weichgummi daran,

man Stahlformen mit immer höherer Passungs- aus der Form extrudiert zu werden und ermöglicht

genauigkeit herstellt; bekanntlich steigt der Preis für 25 so das Druckgleichgewicht am Preßkörper,

eine solche Form nicht nur mit den Anforderungen Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung

an erhöhte Toleranzen, sondern überproportional. sollen nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert

Auch, wenn das fließfähige Material härter gemacht werden.

würde, wäre dies keine Lösung, da die Qualität des . F i g. 1 zeigt perspektivisch, teilweise im Schnitt,

hergestellten Produktes ganz erheblich darunter lei- 30 schematisch eine Pulverpreßform;

den würde. ■ Fig. 2 ist ein Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte

Erfindungsgemäß soll nun in einfacher und preis- Vorrichtung nach dem Zusammenbau;

werter Weise sichergestellt werden, daß der Druck Fig. 3 zeigt in auseinandergezogener perspektivi-

tatsächlich isostatisch auf das Pulver ausgeübt wird scher Darstellung eine andere Ausführung einer

und daß andererseits eine vollkommene Abdichtung 35 Pulverpreßform;

erreicht wird. F i g. 4 und 5 sind Schnitte durch abgeänderte Aus-

Erreicht wird dies erfindungsgemäß bei einer führungsformen der Preßform nach der Erfindung; Pulverpreßform der eingangs genannten Art durch Fig. 6 ist eine spezielle Ausführung der Pulvereinen Hartgummideckel auf dem bzw. einen Hart- preßform zur Herstellung von Tantaldioden zur Vergummiformblock um den inneren Weichgummiform- 40 wendung in Spulenkondensatoren,
block, wobei der Deckel bzw. der Formblock in einer In F i g. 1 ist eine zylindrische starre Form 10, z. B. starren Form aus Stahl gehalten ist. aus Stahl, dargestellt, die eine längliche zylindrische

Die durch die Erfindung hergestellten Preßkörper Bohrung 12 trägt. Innerhalb der zylindrischen Bohmachen zum Teil zum ersten Mal den sinnvollen rung 12 und über deren Länge ist ein Paar entgegenEinsatz von Wolframionisierungsmittehi, Tantal- 45 gesetzt angeordneter Fonnplatten 14 und 16 vorkondensatoren, Brennstoffzellenelektroden, Präzi- gesehen. Die Formplatten 14 und 16 sind an ihren sionsfiltern, Wärmeübertragungskörpern für Rohr- Außenflächen gekrümmt und passen so zur Innenflüssigkeit usw. möglich, da Körper mit gleichförmi- fläche der zylindrischen Bohrung 12. Die Formplatte ger, mit Querverbindungen versehener Porosität bis- 14 und 16 besitzen Innenflächen 18 und 20, die flach her praktisch nur mit überproportional hohen Kosten 50 und so angeordnet sind, daß die flachen Oberflächen erzeugt werden konnten. 18 und 20 parallel zueinander verlaufen. So wird

Um die Bedeutung der erfindungsgemäßen nun- innerhalb der starren Form 10 ein Formhohlraum 22

mehr erreichten isostatischen Zusammendrückung ausgebildet, der durch die flachen Seiten 18 und 20

von Pulver näher zu erläutern, soll als Beispiel ein der Formplatten 14 bzw. 16 begrenzt ist sowie durch

Ionenmotor vom Kontakttyp erwähnt werden, bei 55 die freiliegenden Innenflächenteile der zylindrischen

dem ein Strom von Cäsiumdampfatomen durch ein Bohrung 12.

beheiztes poröses Wolframelement als Ionisierungs- Innerhalb des Formhohlraums 22 ist ein Untermittel geleitet wird. Bei Durchgang durch das be- stempel 24 vorgesehen. Oberhalb des Formhohlheizte Wolframelement verlieren die Cäsiumdampf- raumes 22 befindet sich ein Oberstempel 26, der ähnpartikel ein Elektron und treten als Ionen aus. Da 60 lieh dem Unterstempel 24 ist. Im Betrieb kann der der Bruchteil der neutralen austretenden Cäsium- Oberstempel 26 in den Formhohlraum 22 abgesenkt atome von der Strömungsgeschwindigkeit oder der werden, um eine zwischen den Stempeln 24 und 26 Strömungsdichte des gesamten Cäsiumflusses ab- gehaltene Anordnung zusammenzudrücken, welche, hängt, ist die Gleichförmigkeit in dem porösen, mit wie erläutert werden wird, verdichtbares Pulver entQuerverbindungen versehenen Gefüge ein besonders 65 hält.

kritischer Faktor bei der Erzeugung eines starken Die starre Form 10, die Formplatten 14 und 16 und

Ionenfeldes. Unter gleichförmiger, mit Querverbin- die beiden Stempel 24 und 26 sind sämtlich aus har-

dungen ausgestatteter Porosität wird verstanden, daß tem, nichtverformbaren Material, beispielsweise Stahl,

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hergestellt. Nach der Darstellung besitzt der Form- sprünglichen Größe zurück, wenn der Verdichtungshohlraum 22 zwar eine im wesentlichen rechteck- druck aufgehoben wird, wodurch der Preßkörper förmige Gestalt, es soll jedoch darauf hingewiesen freigegeben wird. Dies verhindert jeden mechanischen werden, daß andere Formen in Anpassung an Her- Schaden am Preßkörper während seiner Entfernung Stellungsbedürfnisse verwendet werden können. 5 aus dem Formhohlraum 22.

Ein verdichtbares Pulver 28, bestehend aus Metall F i g. 3 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung oder einem Nicht-Metall, wird in einem ersten Form- einer Einrichtung, durch die Pulver 28 innerhalb der block 30 aus Weichgummi eingesetzt. Der Formblock Formblöcke 30 und 32 verdichtet werden kann. Für 30 schließt glatt gegen einen Hartgummiformblock den Fachmann ist jedoch klar, daß andere Anordmm-32, wobei der zweite Formblock so ausgebildet ist, io gen zum Zusammenbau verwendet werden können, daß er ziemlich lose in die Wandungen des Form- Die dargestellte Formblockanordnung besteht aus hohlraumes 22 paßt. Das Innere des Formblocks 30 fünf flächen Lagen elastischen Materials, die sämtist so ausgebildet, daß es der gewünschten Konfigura- lieh den Konturen der Wandungen des Formhohltion des herzustellenden Preßkörpers entspricht, bei raumes 22 entsprechen. Bei der ersten Lage 34, die dem es sich im dargestellten Beispiel um eine dünne, 15 auf den Unterstempel 24 aufgebracht wird, handelt flache, rechteckige Platte handelt. Die horizontalen es sich um eine feste Schicht aus Hartgummi. Die Flächen der beiden Formblöcke 30 und 32 liegen zweite Lage 36, die auf der ersten Lage 34 angeordparallel zu den horizontalen tragenden Flächen der net wird, ist aus einem Randteil 38 aus Hartgummi beiden Stempel 24 und 26. gebildet, welches einen rechteckigen Einsatz 40 aus Im Betrieb wird der Oberstempel 26 in den Form- 20 eben dem Weichgummi umgibt. Die dritte Lage 42, hohlraum 22 entsprechend F i g. 2 abgesenkt und eine die auf die zweite Lage 36 aufgebracht wird, besteht geeignete Kraft wird auf die beiden Stempel 24 und aus einem Rahmenteil 44 aus Hartgummi, welches 26 ausgeübt, um die aus den beiden Fonnblöcken 30 mit einer Auskleidung 46 aus Weichgummi versehen und 32 und dem Pulver 28 bestehende Anordnung ist. Der Raum innerhalb der Auskleidung 46 bildet zu komprimieren. Die Kompressionskraft wird durch 25 einen Hohlraum, der mit Pulver 28 gefüllt wird. Die den zweiten Hartgummiformblock 32 auf den Weich- vierte Lage 48 ist identisch der zweiten 36 und wird gummiformblock 30 übertragen. Da er aus relativ auf der dritten Lage 42 angebracht, wodurch das Pulweichem und fließfähigem Material besteht, wirkt der ver 28 innerhalb eines Behälters aus Weichgummi Weichgummiformblock 30 wie eine Flüssigkeit unter umschlossen wird. Die fünfte Lage 50 ist gleich der Druck und absorbiert sämtliche Druckgradienten, die 30 ersten Lage 34 und wird auf die vierte Lage 48 aufauf ihn durch den Hartgummiformblock 32 ausgeübt gebracht, um den Weichgummiformblock innerhalb werden. Somit verteilt der Weichgummiformblock 3© des Hartgummiformblocks zu umschließen,
den Druck gleichförmig über sämtliche Flächen, des ■ Es hat sich herausgestellt, daß Kugelpulverpartikel Pulvers 28. Man kann behaupten, daß der Weich- die am gleichförmigsten poröse Struktur kombiniert gummiformblock 30 einen im wesentlichen isostati- 35 mit optimaler Dichte sowohl des Feststoffmaterials sehen Druck über das Pulver 28 ausübt. wie verbundener Porosität aufweisen. Zur An-Da der Druck gleichförmig über das Pulver 28 ver- wendung auf dem Gebiet der Ionisiermittel wurden teilt wird, besteht geringere Neigung der Poren zwi- Wolframpreßkörper erfolgreich unter Verwendung sehen den Pulverpartikeln, sich während des Korn- von zwei Größen von Wolframsphäroiden hergestellt, paktierungsvorgangs zu schließen. Das Ergebnis hier- 40 Im Bereich kleinerer Abmessung lagen die Wolframvon ist, daß die Pulverpartikel bis zu einer höheren partikel im Durchmesser zwischen 2 und 5 Mikron, Dichte kompaktiert bzw. verdichtet werden können, während sie im Bereich größerer Abmessung zwiwas der wirksamsten Packung von Kugelpartikeln sehen 7 bis 9 Mikron lagen. Die Verdichtungsdrücke entspricht, wobei jedoch die gewünschte »verbun- lagen zwischen 2460 und 3500 kp/cm² und wurden dene« Porosität beibehalten wird. 45 während weniger als 1 Minute aufgebracht. Nach Der Hartgummiformblock 32, der relativ härter diesem Verdichtungsverfahren wurde der Wolfram- und weniger fließfähig ist, begrenzt das weichere preßkörper bei etwa 2000° C in einem Vakuumofen fließfähige Material des Weichgummiformblocks 30, etwa 1 Stunde lang gesintert. Poröse Wolframgefüge so daß weder das Pulver 28 noch das Material des mit verbundenen Porositäten von 99 % oder mehr Weichgummiformblocks 30 aus dem Formhohlraum 5° wurden für beide oben angegebenen Partikelgrößen-22 extrudiert werden. Der Hartgummiformblock 32 bereiche erreicht.

bildet eine Abdichtung an den Spalten oder Über- Erfolgreich als weiches Elastomerenmaterial begangen 33 und 35 zwischen den Seitenwandungen des nutzt wurde Silikonkautschuk mit einer Shorehärte A Formhohlraumes 22 und den vertikalen Flächen der von weniger als 40. Dieses Material ist auf dem Formstempel 24 bzw. 26. Bisher führte das Extru- 55 Fachgebiet als »Dow Corning DG 6510« bekannt, dieren von pulverförmigem Material längs der Wan- Ein Beispiel eines Materials, das. erfolgreich als hartes düngen des Formhohlraumes auch zum Verkratzen Elastomerenmaterial, »Hartgummi« genannt, benutzt oder Markieren der Wandungen der Stahlform. Die- wurde, ist ein elastisches Polyurethan, das als ser Nachteil ist praktisch durch die durch den Hart- »American Latex Daycollan 80« bekannt ist. Dieses gummiformblock 32 herbeigeführte Isolierung elimi- 60 Material besitzt eine Shorehärte A von etwa 80. niert. Die Härte oder Zähigkeit des Materials" des! Ändere geeignete Materiahen können selbstverständ-Hartgummiformblocks 32 hindert das Material des lieh als weiche und harte Elastomerenmaterialien ver-Hartgummiformblocks 32 daran, durch die Wandun- wendet werden.

gen des Formhohlraumes 22 unter dem zum Verdich- Während das Hartgummimaterial als Formblock ten des Materials 28 notwendigen hohen Druck ex- 65 32, der völlig den inneren Formblock 30 umschließt, tradiert zu werden. dargestellt wurde, zeigt es sich, daß eine solche Kon-Auf Grund der Elastizität der Materialien beider struktion im allgemeinen verwendet wird, um das Formblöcke 30 und 32 kehren diese zu ihrer ur- weiche Elastomerenmaterial, »Weichgummi« ge-

nannt, mit abzudichten, unabhängig davon, wo die Spalte in den Fonnhohlraumwandungen angeordnet ist. Unter Umständen bevorzugt man jedoch eine vereinfachte Konstruktion, indem man ein kurzes Einsatzstück oder eine dünne Platte harten Elastomerenmaterials an den Orten verwendet, wo solche Wandspalte oder Übergänge auftreten.

F i g. 4 zeigt eine alternative Anordnung, nach der ein Hartgummideckel 52 zwischen dem oberen Formstempel 26 und dem Weichgummiformblock 20 angeordnet wurde, der in einer Form 54 eingesetzt war, wo die Seitenwandung 56 und die Basis 58 aus einem einzigen Metallstück ausgebildet waren. Der Deckel 52 bildet eine Abdichtung zwischen dem Kopfform-Stempel und der Innenfläche der Wandung 56.

In Fig. 5 besitzt der Deckel 60, der zwischen Kopfformstempel 56 und Weichgummiformblock 30 angeordnet wird, einen inneren Teil 62 aus weichem Elastomerenmaterial und einen Randteil 64 aus hartem Elastomerenmaterial. Der Randteil 64 bildet eine Abdichtung zwischen dem Kopfformstempel und der Innenfläche der Formwand 56 in etwa der gleichen Weise wie die Platte 52 nach F i g. 4 und der Formblock 32 nach den Fi g. 1 bis 3.

Fig. 6 zeigt eine Pulverpreßform zur Herstellung poröser Tantalanoden zur Verwendung in Tantalspulenkernkondensatoren. Eine Elastomerenhülle 66 wird in einem Formhohlraum zwischen den Schuhen

14 und 16 und den Formstempeln 24 und 26 angeordnet. Die Elastomerenumhüllung 66 umfaßt eine Bodenplatte 68 aus weichen Elastomeren mit einer Anzahl von Hohlräumen 70, die in der Oberfläche zur Aufnahme von Tantalpulver 72 ausgebildet sind. Ein Einsatz 74 aus harten Elastomeren umgibt als Rand den Außenumfang der unteren Seite der Platte 68. Oben auf die Unterplatte 68 ist eine Kopfplatte 76 aus weichem Elastomerenmaterial gesetzt, deren Oberseite mit einem Einsatz 78 aus hartem Elastomerem als Rand umgeben ist.

Vor dem Verdichten wird ein Tantaldraht 80 in jede Pulvermasse 72 eingesetzt, wobei die Drähte 80 vertikal an ihrem Ort in langen schmalen Bohrungen 81 in der Kopfplatte 76 gehalten werden.

Wird die Umhüllung 66 zusammengepreßt, so werden die Pulvermassen zu Preßkörpern verdichtet, in denen die Drähte 80 eingebettet sind. Wird der Druck an der Form aufgehoben, so können die beiden Platten 68 und 76 voneinander getrennt werden und die Preßkörper aus den Hohlräumen 70 durch die Drähte 80 herausgehoben werden.

Tantalpulverpartikel mit einer durchschnittlichen Größe von 4 Mikron wurden bei Drücken von 140 bis 560kp/cm² verdichtet; der Druck wurde etwa

15 Sekunden lang aufrechterhalten, wodurch Preßkörper mit etwa 50 % Dichte, d. h. mit 50 % Pulvervolumen und 50 % Porenvolumen, erzeugt wurden. Diese Preßkörper wurden hergestellt, ohne daß Binder oder Schmiermittel verwendet wurden.

Die Preßkörper werden dann im Vakuum etwa bis 30 Minuten lang bei Temperaturen von etwa bis 2000° C gesintert, um die gewünschte Festigkeit zu erreichen.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Pulverpreßform aus Gummi in einer allseitig umschließenden starren Form, z. B. aus Stahl, wobei die elastische Preßform bei Druckanwendung einen von allen Seiten gleichmäßig wirkenden Druck auf das Pulver ausübt, gekennzeichnet durch einen Hartgummideckel (52) auf dem bzw. einen Hartgummiformblock (32) um den inneren Weichgummiformblock (30), wobei der Deckel (52) bzw. der Formblock^) in einer starren Form (10) aus Stahl gehalten ist.

2. Pulverpreßform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stahlform Profil- oder Formplatten (14; 16) eingesetzt sind.

3. Pulverpreßform nach Anspruch^, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlform außer aus den unbeweglichen Teilen (10; 14; 16) aus beweglichen Stempeln (24; 26) gebildet ist. jj

4. Pulverpreßform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der symmetrische Hartgummiformblock gebildet wird aus jeweils einer äußeren an den jeweiligen Stempeln (24; 26) festen Lage (34; 50); einer hiergegen innen angeordneten rahmenartigen Platte (38) mit einer Füllung aus Weichgummi (40) und einer einzigen rahmenartigen Mittelplatte (44), die erne Weichgummirahmenauskleidung (46) zur Aufnahme des Pulvers (28) trägt.

5. Pulverpreßform nach Anspruch 1 zur Herstellung von Tantaldioden aus Pulver durch Pressen, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichgummiblock zweiteilig (68; 76) ausgebildet ist, wobei der eine Teil einer Reihe von Preßformöffnungen (70) für das Pulver (72) trägt und der gegenüberstehende Teil (76) Tantaldrähte (80) aufnimmt und daß der Hartgummiformblock jeweils in Form eines Rahmens (74; 78) von außen gegen den Weichgummiformblock gesetzt ist.

6. Pulverpreßform nach einem der vorher- i gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, " daß das weiche elastomere Material, »Weichgummi« genannt, eine Shore-A-Härte von weniger als etwa 40 aufweist.

7. Pulverpreßform nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das weiche elastomere Material aus Silikonkautschuk besteht.

8. Pulverpreßform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das harte elastomere Material, »Hartgummi« genannt, eine Shore-A-Härte von weniger als 80 aufweist.

9. Pulverpreßform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das harte elastomere Material aus Polyurethan besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen